專利名稱：帶有插管和從反應(yīng)器上圓頂懸掛的罩筒的交換器反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由圓柱殼組成的交換器反應(yīng)器，該圓柱殼由上圓頂和下底部封閉，該殼封入了多個被稱為反應(yīng)管的插管，在所述反應(yīng)管內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所述交換器反應(yīng)器允許進(jìn)行高度吸熱反應(yīng)，例如天然氣、在管內(nèi)移動的流體試劑、以及在環(huán)繞插管的罩筒內(nèi)輸送的在該情況中是熱氣的傳熱流體的蒸汽重整。本發(fā)明的交換器反應(yīng)器是指反應(yīng)器直徑超過4米，或超過10米，以及甚至可以使用18米，其中反應(yīng)管的內(nèi)部和外部之間的壓力差高達(dá)30巴到100巴，熱氣可能在1300°C溫度下進(jìn)入交換器反應(yīng)器中。本發(fā)明的交換器反應(yīng)器不采用管板來支撐反應(yīng)管或罩筒。由于這個原因，不再使用通過法蘭安裝在殼上的系統(tǒng)，即，可以使用超過10米甚至高達(dá)18米的直徑。本發(fā)明的反應(yīng)器采用用于輸送熱氣的特定裝置，所述熱氣在罩筒內(nèi)移動，每一個罩筒環(huán)繞反應(yīng)管。
背景技術(shù)：
在用于執(zhí)行諸如蒸汽重整碳?xì)浠衔锒蔚姆磻?yīng)的高吸熱反應(yīng)的交換器反應(yīng)器的領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，一般通過具有用于借助第一管板分發(fā)反應(yīng)流體的系統(tǒng)和用于借助第二管板收集流出物的系統(tǒng)的交換器反應(yīng)器類型來表示。管板系統(tǒng)已被予以分析，并且它的局限性通過專利FR 2918904中描述的解決方案被予以消除，專利FR 2918904開發(fā)了一種帶有插管的裝置，該插管具有用于反應(yīng)流體或反應(yīng)器殼外流體的入口和出口。在該專利FR 2918904中，可以在環(huán)繞插管并被稱為“罩筒(chimneys)”的管內(nèi)輸送一般由燃燒產(chǎn)生的熱氣，該燃燒在交換器反應(yīng)器外進(jìn)行并產(chǎn)生煙氣。這種罩筒由位于反應(yīng)器的上部并且不易受反應(yīng)器每一側(cè)的大壓力差影響的管板支撐。不過，該管支撐板有多種缺點(diǎn)，將在下段討論。該管支撐板以及與之相關(guān)聯(lián)的加固梁易受高溫(700°C)影響，其會達(dá)到材料強(qiáng)度的極限。用于罩筒的管支撐板必須具有足夠的剛性而不變形太多。通常，避免大于直徑除以300的變形。舉例來說，對于直徑10米的反應(yīng)器，中心處的最大允許變形為33毫米。該種剛性在所考慮的情況中是非常重要，因為板充當(dāng)對罩筒的支撐，但那些管是垂直位移的 (由于環(huán)形空間中煙氣的流動造成的壓降，所以大致向下)，并且重要的是限制這種位移，這種位移帶來促使插管偏心或造成罩筒自身變形的風(fēng)險。為了滿足這種對剛性的需要，本領(lǐng)域技術(shù)人員使用各排罩筒之間布置的加固梁。 對于內(nèi)徑10米的反應(yīng)器，這些梁相對較大(例如對于位于反應(yīng)器直徑上的梁高約500毫米)。此外，定位這些加固梁需要反應(yīng)器殼上的固定裝置。這種類型的安裝也很昂貴。管狀支撐板，比如梁，通常對于10米直徑的反應(yīng)器的擴(kuò)展約8厘米，造成從上圓頂懸掛的插管之間的對齊問題?，F(xiàn)有技術(shù)的另一問題是易受來自非常高溫?zé)煔?其可以達(dá)到1300°C)放射影響的罩筒的使用壽命，這使得昂貴和/或長度長(約15米)時脆弱的材料成為必須?？杀灰暈閷＠鸉R 2918904的改進(jìn)的本發(fā)明可以克服這種支撐板的缺點(diǎn)，并且還增加了在輸送熱氣中所涉及的插管的長度比例?？傊?，熱氣和反應(yīng)流體之間的傳熱效率得到改進(jìn)。在來自Haldor Topsoe的所謂HTCR反應(yīng)器中，有支撐罩筒的管板，該板在本發(fā)明的交換器反應(yīng)器中不存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的交換器反應(yīng)器包括殼(1)，所述殼具有由上圓頂(2 )和下底部(3 )封閉的圓柱形狀，熱氣在該殼內(nèi)移動，所述殼封入了多個平行反應(yīng)管，所述反應(yīng)管具有基本垂直軸線，反應(yīng)流體在反應(yīng)管內(nèi)移動，反應(yīng)管(4)是插管式的并且具有在每平方米反應(yīng)器截面中2 至12個管范圍內(nèi)的密度，每一個插管(4)的入口和出口設(shè)置在上圓頂(2)外的反應(yīng)器外部。插管(4)被限定為內(nèi)部中心管(5)和同軸外部管(6)的組件，內(nèi)部管(5)公開在其下端處是打開的以便允許反應(yīng)流體從所述內(nèi)部管(5)向內(nèi)部管(5)和外部管(6)之間包括的環(huán)形區(qū)(7 )移動，或反之亦然，從所述環(huán)形區(qū)向所述內(nèi)部管。在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器交換器中，每一個插管的入口和出口都在反應(yīng)器的外部， 正如圖2、圖3和圖4中所示。本發(fā)明的交換器反應(yīng)器的整個內(nèi)部，即殼(1)的內(nèi)壁、上圓頂(2)和下底部(3)，涂覆有耐火絕緣涂層。每一個插管(4)被與插管同軸并且稱為罩筒的圓柱管(10)所環(huán)繞，該罩筒在插管的整個長度上延伸，熱氣在插管(4)的外壁和罩筒(10)之間包括的環(huán)形空間(11)內(nèi)以40m/ s至75m/s范圍內(nèi)的速度移動。在本發(fā)明的上下文中，熱氣由在交換器反應(yīng)器外部發(fā)生的并且產(chǎn)生用于提供化學(xué)反應(yīng)所需的熱量的熱流體的燃燒產(chǎn)生，此處被稱為熱氣(偶爾也被稱為煙氣)。熱氣從罩筒(10)的上部借助所述罩筒的壁中穿透的一定數(shù)量的排出孔(21)排出。在本發(fā)明的變化中，熱氣借助一定數(shù)量的孔(23)進(jìn)入優(yōu)選地由陶瓷制成的罩筒(10)的下部。這些孔(23)可以交錯設(shè)置，以便熱氣逐漸進(jìn)入罩筒(10)的內(nèi)部。插管(4)優(yōu)選地被組裝成三角形圖案。每一個插管之間的間距或中心到中心的距離，一般在外部管(6)的內(nèi)徑的2至5倍的范圍內(nèi)。正方形圖案間距也完全在本發(fā)明范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每一個插管 (4)的內(nèi)部中心管(5)在位于反應(yīng)器外部的點(diǎn)處經(jīng)過外部管(6)，與交換器反應(yīng)器的上圓頂 (2)距離至少1米，并且相對于垂直線成30°至60°范圍的角。這種設(shè)置可以將每一個插管(4)的入口和出口整齊分開，以便促進(jìn)用于分配反應(yīng)流體的裝置以及用于收集反應(yīng)流出物的裝置的定位，如圖1中可以看出的。在本發(fā)明的上下文中，有幾種用于插管的上圓頂(2)的出口配置是可行的。圖4中示出三種可能性
-類型A對應(yīng)于剛剛描述的插管(4)的內(nèi)部中心管(5)經(jīng)過外部管(6)。用于進(jìn)料的入口 E經(jīng)由外部管(6)的蓋子法蘭31，出口 S經(jīng)由用于中心管(5)的側(cè)向出口。罩筒的蓋子法蘭(30 )被連接到外部管(6 )；
-在本發(fā)明的由圖4中的類型B表示的另一實施例中，外部管(6)由法蘭(31)封閉， 內(nèi)部管(5)通過法蘭(31)。用于進(jìn)料的入口 E因而是側(cè)向的經(jīng)由被連接到外部管(6)的管 (35)，用于流出物的出口 S經(jīng)由被連接到法蘭(31)的中心的管(5)的管(34)。內(nèi)部管(5) 和管(36)之間允許反應(yīng)流出物存在的密封由torric (托里拆利)結(jié)合處(34)提供；
-最后，在本發(fā)明的第三實施例中，如圖4的類型C所示，必要時可以補(bǔ)充法蘭32以允許插管(4)的中心管(5)被完全去除，而無需首先拆除插管。優(yōu)選地，反應(yīng)流體是經(jīng)由外部管(6)和中心內(nèi)部管(5)之間包括的環(huán)形區(qū)7的入口端引入的，所述環(huán)形區(qū)(7 )至少部分地填充有催化劑。反應(yīng)流出物經(jīng)由中心內(nèi)部管(5)的出口端被回收。入口管道A可以共用于幾個插管(4)，用于反應(yīng)液的出口管道S可以共用于幾個插管⑷。一般地，熱氣由燃燒煙氣構(gòu)成，所述燃燒在不同于本發(fā)明的交換器反應(yīng)器的車間中發(fā)生。熱氣一般經(jīng)由位于所述反應(yīng)器的下部中的入口管道F被引入到交換器反應(yīng)器的殼(1)中。熱氣由環(huán)繞每一個插管(4)的罩筒(10)輸送，并且經(jīng)由每一個罩筒的上部中設(shè)置的排出孔(21)離開所述罩筒。熱氣經(jīng)由位于反應(yīng)器的上部中的管道G (或收集器)的組件離開反應(yīng)器。罩筒(10)和插管(4)被固定到反應(yīng)器的上圓頂(2)。形成插管(4)的內(nèi)部管(5)和外部管(6)的同心度通過被固定到內(nèi)部管(5)并且允許催化劑被裝料時通過的多重柔性中心裝置保證。在詳細(xì)描述中給出本發(fā)明的交換器反應(yīng)器的其他特征。本發(fā)明還包括使用本發(fā)明的交換器反應(yīng)器蒸汽重整碳?xì)浠衔锒蔚墓に?。一般地，用于使用本發(fā)明的交換器反應(yīng)器蒸汽重整碳?xì)浠衔锒蔚墓に囋诜磻?yīng)管和罩筒之間1至10巴絕對值范圍內(nèi)的壓力以及在插管(4)中25至100巴絕對值范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。反應(yīng)管內(nèi)的溫度一般都在700°C到950°C的范圍內(nèi)。進(jìn)入交換器反應(yīng)器的熱氣的溫度可以達(dá)到1300°C。本發(fā)明還涉及一種用于安裝交換器反應(yīng)器的方法，其在詳細(xì)描述中予以描述。


圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的交換器反應(yīng)器，S卩，具有支撐罩筒的管板，罩筒不在交換器反應(yīng)器的整個長度上延伸，熱氣從在反應(yīng)器外部發(fā)生的燃燒中產(chǎn)生；
圖2表示本發(fā)明的交換器反應(yīng)器，S卩，沒有支撐罩筒的管板，罩筒在插管的整個長度上延伸并且被固定到反應(yīng)器的上圓頂；
圖3表示與圖2相同的本發(fā)明的交換器反應(yīng)器，另外具有可以支撐罩筒的下陶瓷部分的下圓頂；圖4表示用于在反應(yīng)器的外部固定反應(yīng)管和罩筒的被標(biāo)示為A、B和C的三個實施例。
具體實施例方式本發(fā)明的交換器反應(yīng)器旨在在高達(dá)950°C的溫度下進(jìn)行高吸熱反應(yīng)。典型地，鑒于產(chǎn)生氫，它可用于蒸汽重整碳?xì)浠衔锒危貏e是石腦油或天然氣。參考圖2、3和4作出以下的描述。本發(fā)明的交換器反應(yīng)器由殼(1)構(gòu)成，殼(1)大致是圓柱形狀的并且在它的上部由上圓頂(2)而在它的下部由圓頂?shù)撞?3)封閉，上圓頂(2)基本是環(huán)形球形形狀以便所述上圓頂?shù)慕孛婵梢允黔h(huán)形部分和球形部分的組合，圓頂?shù)撞?3)具有基本橢圓的形狀。圓柱殼(1)封入了多個長度為L并且在殼(1)和上圓頂(2)的整個上延伸的垂直插管(4)。在罩筒(10)的下端和下底壁之間留出打開的空間，以方便操縱所述管。管(4)是插管式的，S卩，它們由外部管(6)內(nèi)包含的內(nèi)部中心管(5)構(gòu)成，內(nèi)部中心管(5)和外部管(6)基本同軸。形成插管(4)的內(nèi)部管(5)和外部管(6)的同心度通過被固定到內(nèi)部管(5)的柔性中心裝置來保證，該柔性中心裝置允許催化劑在裝料時通過它。內(nèi)部中心管(5)和外部管(6)之間包括的環(huán)形空間(7)—般被填充催化劑，所述催化劑一般具有圓柱形或球形顆粒的形狀，所述顆粒在蒸汽重整反應(yīng)的情況中一般長幾毫米，直徑幾毫米。催化劑顆粒的形狀不是本發(fā)明的特征元素，它與具有允許其被引入垂直管(4)的環(huán)形部分(7)中的尺寸的催化劑顆粒的任何形狀兼容。反應(yīng)流體優(yōu)選地經(jīng)由催化環(huán)形區(qū)(7)引入到插管(4)中，催化環(huán)形區(qū)(7)的入口端位于反應(yīng)器外部。蒸汽重整反應(yīng)發(fā)生在催化環(huán)形區(qū)中，流出物在中心管(5)的出口處回收， 所述出口也位于反應(yīng)器外部。反應(yīng)流體經(jīng)由中心管(5)引入并且流出物從環(huán)形區(qū)(7)的出口回收的另一種配置也是可能的。因此，首先通過減小管的環(huán)形區(qū)(7)的長度，然后增加中心管(5)的長度，反應(yīng)流體優(yōu)選地在插管(4)內(nèi)移動，所述管(4)具有的入口 /出口端位于交換器反應(yīng)器的外部，并且所述管(4)被在環(huán)繞每一個插管(4)的罩筒(10)內(nèi)移動的熱氣加熱。熱氣可以由交換器反應(yīng)器外部發(fā)生的燃燒產(chǎn)生的煙氣構(gòu)成。典型地，燃料可以是包含在1到20個碳原子范圍的碳?xì)浠衔锒位驓浠蜻@些燃料的混合物。燃料可以包括比例不同的CO和CO2，可能高達(dá)30%摩爾。反應(yīng)器的高度H和它的直徑D之間的H/D比一般都在1至10的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在 1至8的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在1至4的范圍內(nèi)。插管(4)被罩筒(10)環(huán)繞，罩筒(10)基本與所述插管同軸，這可以在罩筒(10)內(nèi)以在40m/s至75m/s范圍優(yōu)選地在50m/s至70m/s范圍的速度輸送圍繞插管(4)的熱氣。插管的數(shù)量，以及因而每平方米反應(yīng)器截面的罩筒的數(shù)量，一般在2到12范圍內(nèi)， 優(yōu)選地在3至8的范圍內(nèi)。術(shù)語反應(yīng)器的“截面”是指反應(yīng)器沒有任何內(nèi)部裝置時的幾何截面。插管(4)通常形成三角形圖案，其具有在外部管(6)的內(nèi)徑的2至5倍優(yōu)選地在2至3倍的范圍內(nèi)的中心到中心距離。本發(fā)明包括在反應(yīng)器的上圓頂(2)上懸掛插管(4)和罩筒(10)。因此，可以導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)的插管(4)和罩筒(10)之間缺乏同心度的膨脹問題被克服了。當(dāng)上圓頂(2)的溫度上來時，各種插管(4)之間的軸間距離可以變化，但基本不造成同心度的問題，因為罩筒(10)與插管(4)懸掛在相同水平面，S卩，在上圓頂(2)處；在一個變化中，它們使用相同的法蘭固定裝置如插管(4)。通過法蘭的這種連接在圖4a、4b和如中更詳細(xì)地予以示出，圖4a、4b和如對應(yīng)于反應(yīng)器外部的插管(4 )和罩筒(10 )的出口的幾個實施例。由于法蘭安裝對于技術(shù)人員來說是眾所周知的，這將不進(jìn)一步詳細(xì)描述。為了讓熱氣從罩筒(10)排出到殼(1)，排出孔(21)被設(shè)置在罩筒(10)的上部分中。這些排出孔可以具有各種形狀，矩形的或曲線的，特別是圓形的，并且在不同高度處沿罩筒(10)交錯，以便它們不削弱所述罩筒(10)。該裝置由使用罩筒(10 )來連接的“密封”板(12 )完成。該密封板(12 )可以由多個元件構(gòu)成，以便能夠容納由于熱膨脹造成的變形，而不會對罩筒(10)有后果。這種密封板由罩筒(10)自身支撐，這意味著與自支撐密封板或由梁支撐的密封板相比成本可以降低。膨脹容差例如被生產(chǎn)為皺褶(13)，皺褶(13)有利地面向上方，以防止雜物進(jìn)入皺褶并且防止熱膨脹。為了延長罩筒(10)的使用壽命以及減少生產(chǎn)它們所需的材料的成本，在本發(fā)明的變化中，設(shè)想優(yōu)選使用根據(jù)煙氣的本地溫度選擇的兩種不同材料，用于生產(chǎn)它們。在這種變化中，罩筒(10)的上部分是金屬的，而所述罩筒(10)的下部分則是由陶瓷形成的。術(shù)語“上部分”是指從上圓頂(2)向與下陶瓷部分的結(jié)合處延伸的管的部分。根據(jù)本發(fā)明，上金屬部分懸掛在上圓頂(2)的水平面，而下陶瓷部分被固定到位于反應(yīng)器的下部中的磚圓頂(14)。該下部分(14)在圖3中可以看出。優(yōu)選地，罩筒(10)的陶瓷部分的內(nèi)徑略大于所述管(10)的金屬部分的外徑，以使金屬部分在陶瓷部分內(nèi)滑動，從而允許兩部分之間的“柔性”結(jié)合，這還可以克服金屬和陶瓷部分的差量膨脹的問題。優(yōu)選地，下圓頂(14)由耐火磚元件構(gòu)成，為罩筒(10)的下陶瓷部分留出必要的通道，其將懸掛在圓頂?shù)南路?，?yōu)選地低于所述圓頂2米至5米，更有選地2米至4米。通過這種方式，在反應(yīng)器的底部來自非常熱的煙氣的輻射受阻于耐火圓頂(14)和完全環(huán)繞插管的陶瓷罩筒(10)。位于圓頂(14)上方的罩筒(10)的陶瓷部分因而經(jīng)歷更低的溫度，這意味著對于所示金屬部分可以使用更便宜的金屬。在圖3所示的優(yōu)選組件模式中，下圓頂(14)的上部是平的，并且放置在該圓頂上的是由自鎖形式的陶瓷形成的方形頸部(15)，自鎖形式意味著陶瓷管可以在向下滑動并轉(zhuǎn)動它們一小部分后鎖定到位。由陶瓷形成的這些罩筒(10)可以有利地由幾個部分組成，以便于定位它們。本發(fā)明的范圍還覆蓋用耐火混凝土生產(chǎn)下圓頂(14)。圓頂(14)不是必須對煙氣嚴(yán)格氣密，因為煙氣的移動受阻于設(shè)置于交換器反應(yīng)器的上部中的密封板(12)。因此，所有煙氣經(jīng)由進(jìn)入孔(23)進(jìn)入罩筒(10)。陶瓷罩筒配備了各種形狀例如矩形或圓形的沿罩筒(10)設(shè)置在不同水平面處的進(jìn)入孔(23)。這些煙氣進(jìn)入孔(23)設(shè)置在圓頂(14)的水平面的下方。罩筒(10)還配備了設(shè)置在所述管(10)的上部因而金屬部分中用于排出煙氣的孔 (21)。這些排出孔(21)位于密封板(12)上方。當(dāng)熱氣的溫度下降到低于800°C時，罩筒可以配備一般被固定到外部反應(yīng)管(6) 的壁的肋條或管腳。這些肋條的作用是增加在罩筒(10)內(nèi)移動的熱氣和在插管(4)內(nèi)移動的反應(yīng)流體之間的傳熱系數(shù)。總之，傳熱系數(shù)的這種增加可以具有增加插管(4)和罩筒(10)長度的結(jié)果，并且因而使反應(yīng)器更為緊湊，只要降低它的H/D比(高度直徑比)。本發(fā)明的交換器反應(yīng)器優(yōu)選地按照以下主要步驟組裝
1)傳送完整的反應(yīng)器，即，殼+下底部+上圓頂+用于絕緣器的鍵控；
2)傳送準(zhǔn)備組裝的插管(4);
3)用磚生產(chǎn)下圓頂(14)；
4)在所述殼(1)的內(nèi)壁、所述上圓頂(2)和所述下底部(3)的組件上設(shè)置熱絕緣；
5)生產(chǎn)密封板(12)，為罩筒(10)留出打開通道；
6)定位所述罩筒(10)的下陶瓷部分；
7)從頂部組裝所述罩筒(10)的上金屬部分，嚙合已經(jīng)到位的所述陶瓷部分內(nèi)的下端， 以及連接所述密封板(12);
8)將所述插管(4)引入所述罩筒(10)并把所述管(4)和(10)固定到所述上圓頂(2);
9)安裝連接收集器(A)和(S);
10)將催化劑裝料到所述插管(4)中。比較性實例
以下的比較性實例示出將罩筒(10)向上圓頂延伸的優(yōu)勢，因為熱交換被改進(jìn)了，并且出于這個原因，可以使用稍微更涼的煙氣，即，與現(xiàn)有技術(shù)比較比15°到20°更低。在第一種情況中，使用如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器，在第二種情況中，修改如圖 2所示的本發(fā)明的反應(yīng)器。在根據(jù)本發(fā)明的情況中，罩筒(10 )向反應(yīng)器的頂部延伸高達(dá)上圓頂(3 )。交換器反應(yīng)器的目的是通過蒸汽重整天然氣來產(chǎn)生94000 NmVhour的H2。-在殼側(cè)上，來自交換器反應(yīng)器外燃燒的煙氣具有以下％摩爾的組分 H2O 12. 72%
O2 6.91% CO2 13.42% N2 66. 16% Ar 0. 79%
煙氣的入口溫度在兩種情況(現(xiàn)有技術(shù)和根據(jù)本發(fā)明)中都是1286°C，以獲得插管下端 (催化劑出口)處的900°C。煙氣在入口處的壓力4· 3X105帕；
總煙氣流速為13470 kmole/h (k是千的縮寫，S卩IO3)；-在管側(cè)上，被處理的裝料的％摩爾的組分如下 H2O 69. 23% CH4 28. 53% C2H6 2. 24%
在入口出對插管的壓力是30巴，溫度是432 °C ； 本發(fā)明的交換器反應(yīng)器的主要尺寸如下 反應(yīng)器直徑10. 4米； 插管的總高度18. 1米；
插管4和罩筒10內(nèi)加速的煙氣之間發(fā)生的熱交換的長度
案例1 (現(xiàn)有技術(shù))15. 5米；
案例2 (根據(jù)本發(fā)明)17米；
插管(和罩筒)的數(shù)量3 ;
罩筒內(nèi)的煙氣的循環(huán)速率:75到45m/s ；
插管和罩筒經(jīng)由法蘭系統(tǒng)從反應(yīng)器的上圓頂懸掛，如圖3所示。下表比較案例1 (現(xiàn)有技術(shù))與案例2 (根據(jù)本發(fā)明)的熱性能。煙氣的出口溫度與在現(xiàn)有技術(shù)中是680°C相比，在本發(fā)明的案例中被降低到 661°C，這導(dǎo)致更好的傳熱效率。這種效應(yīng)是延伸罩筒長度的直接結(jié)果。本發(fā)明還可以使用稍微更涼的煙氣，從而通過降低其表皮溫度來降低插管的金屬制品的上的張力。這種影響在經(jīng)濟(jì)上對于可以包含高達(dá)400個插管的反應(yīng)器來說是重要的。
權(quán)利要求
1.一種交換器反應(yīng)器，所述交換器反應(yīng)器包括殼(1)，所述殼具有由上圓頂(2)和下底部(3)封閉的圓柱形狀，所述殼、下底部和上圓頂?shù)慕M件涂覆有耐火絕緣涂層，所述殼(1) 封入了多個平行插管(4)，所述插管具有從所述殼(1)的下部延伸到所述上圓頂(2)的基本垂直軸線，反應(yīng)流體在所述插管(4 )內(nèi)移動，每一個插管(4 )在其整個長度上被罩筒(10 )環(huán)繞，每一個插管的入口和出口在所述上圓頂(2)外的所述反應(yīng)器的外部，熱氣在所述反應(yīng)器的外部產(chǎn)生并且經(jīng)由位于所述下底部(3)中的開口(F)被引入到所述殼(1)中，然后經(jīng)由所述罩筒的壁中穿透的進(jìn)入孔(23)進(jìn)入所述罩筒(10)，并且經(jīng)由設(shè)置在每一個罩筒的上部中的排出孔(21)離開所述罩筒(10)，所述熱氣經(jīng)由側(cè)向開口(G)從所述交換器反應(yīng)器排出，每一個插管(4)和環(huán)繞它的所述罩筒(10 )從所述交換器反應(yīng)器的上圓頂(2 )懸掛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器反應(yīng)器，其中，每一個插管(4)和環(huán)繞它的罩筒(10) 經(jīng)由法蘭(30、31、32)系統(tǒng)固定到所述上圓頂(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交換器反應(yīng)器，其中，每一個插管(4)之間的間距或中心到中心距離在外部管(6 )內(nèi)徑的2至5倍的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的交換器反應(yīng)器，其中，每一個罩筒(10)被劃分為上金屬部和由陶瓷形成的下部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的交換器反應(yīng)器，其中，覆蓋所述交換器反應(yīng)器的整個截面的、由耐火磚形成的圓頂(14)位于所述罩筒(10)的陶瓷部分和金屬部分之間的結(jié)合處，允許所述罩筒通過。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的交換器反應(yīng)器，其中，位于所述交換器反應(yīng)器的上部中的密封板(12)被固定到所述罩筒(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的交換器反應(yīng)器，其中，所述罩筒(10)在其下部中具有位于所述圓頂(14)的水平面之下的進(jìn)入孔(23)，在其上部中具有位于所述密封板 (12)的水平面之上的排出孔(21)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的交換器反應(yīng)器，其中，所述插管的密度在每平方米反應(yīng)器截面2至12個管的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的交換器反應(yīng)器，其中，所述密封板(12)具有特定數(shù)量的皺褶(13)以允許其熱膨脹。
10.一種用于使用根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的交換器反應(yīng)器來蒸汽重整碳?xì)浠衔锒蔚墓に?，其中，傳熱流體由燃燒煙氣組成，燃燒是在所述交換器反應(yīng)器外部使用燃料進(jìn)行的，所述燃料由包含1到20個碳原子范圍內(nèi)的碳?xì)浠衔锒螛?gòu)成。
11.一種用于使用根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的交換器反應(yīng)器來蒸汽重整碳?xì)浠衔锒蔚墓に嚕渲?，圓頂內(nèi)的壓力在1至10巴絕對值的范圍內(nèi)，并且插管內(nèi)的壓力在25 至100巴絕對值的范圍內(nèi)。
12.一種用于使用根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的交換器反應(yīng)器來蒸汽重整碳?xì)浠衔锒蔚墓に?，其中，熱氣在罩?10)內(nèi)的循環(huán)率在40m/s至75m/s的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在 50至70m/s的范圍內(nèi)。
13.一種用于組裝根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器反應(yīng)器的方法，其包括下列主要步驟1)傳送完整的反應(yīng)器，即，殼+下底部+上圓頂+用于絕緣器的鍵控；2)傳送準(zhǔn)備組裝的插管(4);3)用磚生產(chǎn)下圓頂(14)；4)在所述殼(1)的內(nèi)壁、所述上圓頂(2)和所述下底部(3)的組件上設(shè)置熱絕緣；5)生產(chǎn)密封板(12)，為罩筒(10)留出打開通道；6)定位所述罩筒(10)的下陶瓷部分；7)從頂部組裝所述罩筒(10)的上金屬部分，嚙合已經(jīng)到位的所述陶瓷部分內(nèi)的下端， 以及連接所述密封板(12);8)將所述插管(4)引入所述罩筒(10)并把所述管(4)和(10)固定到所述上圓頂(2);9)安裝連接收集器(A)和(S);10)將催化劑裝料到所述插管(4)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有插管和從反應(yīng)器上圓頂懸掛的罩筒的交換器反應(yīng)器。具體地，本發(fā)明描述了一種用于進(jìn)行吸熱反應(yīng)的垂直圓柱交換器反應(yīng)器，其包括封入了多個管的殼，反應(yīng)流體在所述多個管內(nèi)移動，所述管是插管類型的，在該情況中是熱氣的傳熱流體在環(huán)繞所述插管的罩筒內(nèi)被輸送。所述插管和所述罩筒從所述反應(yīng)器的上圓頂懸掛。該反應(yīng)器可以操作于管側(cè)與殼之間的高達(dá)100帕的壓差。熱氣在高達(dá)1300℃的溫度下進(jìn)入所述反應(yīng)器。
文檔編號C01B3/38GK102274706SQ201110155679
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者菲舍爾 B., 帕沃內(nèi) D., 戈內(nèi) D., 吉魯?shù)习?F., 拉維厄 H., 勒魯 J-N., 納斯托爾 W. 申請人:Ifp 新能源公司